Tóm tắt luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu chế tạo và tính chất từ của hệ hạt nano từ Fe, Co bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là tìm được các tham số thông số công nghệ và hợp phần tối ưu để chế tạo một số vật liệu nano từ nền Fe bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao; làm rõ mối liên hệ giữa các điều kiện công nghệ với đặc trưng cấu trúc và tính chất từ của vật liệu chế tạo được.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu chế tạo và tính chất từ của hệ hạt nano từ Fe, Co bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao 1 MỞ ĐẦU1. Tính cấp thiết của luận án Trong các lĩnh vực vật liệu nano, vật liệu nano từ đã thu hút đượcsự quan tâm nghiên cứu đặc biệt do những hiện tượng vật lý lý thú,những tính chất tính chất hóa, lý dị thường của vật liệu xuất hiện khikích thước của chúng tương đương (hoặc nhỏ hơn) so với kích thướccủa đô-men từ. Những thay đổi về tính chất của vật liệu không chỉ dođóng góp của nội hạt mà còn bị chi phối bởi các hiệu ứng bề mặt, hiệuứng kích thước và tương tác giữa các hạt. Các hiệu ứng kích thước tớihạn tác động tới trạng thái từ của từng hạt và vai trò của nó càng tăngkhi kích thước hạt giảm. Một số ví dụ có thể kể đến như: từ độ của vậtliệu dạng hạt suy giảm mạnh so với vật liệu khối, dị hướng từ bề mặttăng cường, sự lan truyền sóng spin trong vật liệu bị giới hạn bởi kíchthước,... Tương tác giữa các hạt có thể làm thay đổi trạng thái từ của hệdo sự thay đổi chiều cao rào thế và qua đó thay đổi thời gian hồi phụcspin của từng hạt. Ngoài ra, tương tác cũng có thể tạo nên trạng thái từtập thể với những biểu hiện của tính thủy tinh spin. Các tính chất hóa,lý dị thường của vật liệu nano từ có thể kể đến như: trạng thái siêu thuậntừ, thủy tinh spin, từ trở xuyên ngầm lớn khi kích thước giảm, tính xúctác được tăng cường,... Ngoài ra, vật liệu nano từ còn có tiềm năng ứngdụng to lớn trong nhiều lĩnh vực của đời sống như vật liệu ghi từ, cácsensor từ, xử lý khí thải, và đặc biệt trong một số ứng dụng điều trị vàchuẩn đoán trong y sinh như dẫn thuốc, đánh dấu tế bào, nhiệt từ trị...Vì thế các vật liệu này trở thành đối tượng nghiên cứu đầy thú vị cả vềcơ bản và ứng dụng. Gần đây, ngoài các hạt nano kim loại (Fe, Co) và hợp kim củachúng (CoFe), các cấu trúc vật liệu nano dạng khác như cấu trúc lõivỏ, cấu trúc tổ hợp nền Fe, Co... cũng thu hút được nhiều sự quan tâm. 2Ở các cấu trúc mới này, các vật liệu chế tạo được có tính đa chức năng,với các hiệu ứng vật lý thú vị như tương tác trao đổi kép (exchange-coupled), tương tác trao đổi hiệu dịch (exchange-bias). Bên cạnh đó,các vật liệu tổ hợp hạn chế được một số nhược điểm của hạt nano đơnkim loại như khả năng chống oxy hóa tốt hơn, bền hơn với môi trường,giảm độc tính và có tính tương thích sinh học tốt hơn, v.v. . Với cáctính chất lý thú như vậy, hạt nano và các cấu trúc nano tổ hợp dựa trênkim loại/hợp kim Fe, Co, Fe-Co đã mở ra nhiều khả năng ứng dụng. Tại Việt Nam, vật liệu nano từ nền Fe dạng từ cứng và từ mềmđã được quan tâm nghiên cứu trên cả hai phương diện nghiên cứu cơbản và ứng dụng. Gần đây, những nghiên cứu về nano từ tiêu biểu tạiViện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ ViệtNam tập trung vào chế tạo, nghiên cứu cấu trúc và tính chất của vậtliệu Fe siêu mịn, nam châm tổ hợp dựa trên kỹ thuật phun băng nguộinhanh hoặc kết hợp nghiền cơ năng lượng cao. Tuy đã có những kếtquả thú vị nhưng ảnh hưởng của phương pháp chế tạo tới cấu trúc vàtính chất của chúng vẫn cần thiết phải nghiên cứu tiếp theo. Ví dụ nhưkhả năng tổng hợp hợp kim Fe-Co trong môi trường không có khí bảovệ và tính chất của chúng. Bên cạnh đó, việc đánh giá khả năng sinhnhiệt của vật liệu nano từ mềm dạng kim loại (Fe) và hợp kim (Fe-Co)cũng là những vấn đề còn ít được quan tâm nghiên cứu. Xuất phát từ tình hình nghiên cứu về vật liệu nano Fe-Co trênthế giới cũng như ở Việt Nam, căn cứ vào khả năng đào tạo tiến sĩ củaViện Khoa học vật liệu và cũng là để phát triển, hoàn thiện hơn nhữngkết quả nghiên cứu đã đạt được chúng tôi lựa chọn đề tài của Luận án:“Nghiên cứu chế tạo và tính chất từ của hệ hạt nano từ Fe, Cobằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao” 32. Mục tiêu nghiên cứu của luận án• Tìm được các tham số thông số công nghệ và hợp phần tối ưu để chếtạo một số vật liệu nano từ nền Fe bằng phương pháp nghiền cơ nănglượng cao.• Làm rõ mối liên hệ giữa các điều kiện công nghệ với đặc trưng cấutrúc và tính chất từ của vật liệu chế tạo được.• Đánh giá khả năng ứng dụng vật liệu nano Fe, Fe-Co trong chế tạonam châm nanocomposite và đốt nóng cảm ứng từ..3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án Phần tổng quan về tính chất vật lý cơ bản của các hạt nano từ nóichung và vật liệu nano từ FeCo nói riêng, sơ lược về vật liệu nam châmnanocomposite 2 pha cứng/mềm, về khả năng sinh nhiệt của các hạt nanotừ nền Fe. Tiếp theo là trình bày về các phương pháp thực nghiệm, cáckết quả nghiên cứu và thảo luận về ảnh hưởng của điều kiện công nghệchế tạo và chế độ xử lý nhiệt tới các đặc trưng về cấu trúc và các tính chấttừ của vật liệu nano từ nền Fe. Cuối cùng, những nghiên cứu bước đầu vềnam châm trao đổi đàn hồi FeCo/SmCo và khả năng sinh nhiệt của cáchạt nan ...